L3 (Линии передачи СВЧ-диапазона, В.М. Максимов), страница 4

Этот параывтр, вхадящвй аовкоаатвлаы в вырааевке коэффапаевта уавлеаля Ю =)) б, опредаляет вкергетычеакке покезателк аатаяаы [21. Входщцвя в (1.32) ыоываать Р~„оказана а раакыоы работы лавка передача, ыагрувкой которой являетая вытекла. Првыеы в качаатве входа аитеввы фккавроваввое аечавае лавка, рааполакавяое парад аоглаауцшяв уатрайатвоы в облаатв одвоводового реккцщ. работы. Норыврованные непрцкавля падающей в отравеывой вола в даава и„, ив авязаны а палашка ворнароваввыыв ввпрцкенаяыв а таваыв И,~ аоотаошенвяыи [1): ~~а+ ~а ~а(~ Г) ~ " п ц а(~ где Г = ~/а„- коэфФцпвевт отрвяаввя ва входе. Отыошевве полных аорылроваалых напрнкенкя к тока в аечеааа входа определяет йойываовавваа (т.в.

отнеаеввое к волаовоыу аопротввлевкш лввак) вхо вое аоп тввлавае антенлы Входящай в паследнлв формулу аомнокктель ( 1 - 1Г! ) показывает уменьшеаае входной мощноста антенны вз-за рассогласования ее входа. В некотори случаях его включают в зквввалентный козфрвцаент уса левая учвтыквюлнй наряду а смвческама потерями в антенне потера мшл- ноота на отракенае от ее входе.

1.6. Рабочая пол а частот н п ельнея ность анте Рассмотренные выше параметры антенв соотзетотвуют случаю работы прл монохроматвческвх колебаннях, т.е. на одаой чаототе. В реальных радиосистемах аапользуютоя слгнвлы с конечнкм (узлам) спектром в шароиополоаные. Кроме того, возмокна смена несущкх частот колебаний. Позтому вазнммк параметрамв антенн язляютоя сабо- «««««««««.«~Х ~Ю " Р « ~ Ч пуатамые пределы и й епазон частот. Требуемая рабочая волоса частот харзктервзуется спектром передаваемого антенной сигнала, т.е.

уоловвем одновременного взлученая (нлн приама) заданного спектра частот, а рабсчай диапазон частот - уаловаем работы антенны последовательно во времена на реллнчных участках этого диапазона, т.е. дсаускает в пранцвпе прл нзмененви рабочей частоты редвоаастемы оанхронное азменеаве некоторах параметров антенны. Границы рабочей полосы частот определяются, чаще воего, наиболее заввсящам от чаототы параметром. В одннх случаях полоса частот ограначавается ухудшенаеы согласования входа, т.е. снвкеваем КБВ явке допустамого звечензя, в другах - измеаеннем полокения мвксамума ДН, расшвренаем луча и цзденкем КНД и др.

Возмскны случаа, когда нлкняя и верхняя границы полосы частот ограничиваются развив йактореын. К узкополосным относят антенны а рабочей полооой ( Ял~/~) « 100й(10%, к широкополосным - (Ял~/~).100$ш10...50$. двапазонаые антенны могут занимать в целом полосу частот до нескольких октав. Если отвсшенве верхней л нвкней гранац рабочей полосы достагает 5:1 в более, то антенны счвтают чаототно-незаваолмыма. «« ~ « ~ «««ь««~~. Э ...

„,, « „«~ как днзлектрвкоз антенны, так и окрукающей антенну арены. Кроме того, пра больших уровнях подводнмой ко входу антенны мощности возыокен тепловой пробой из-за перегрева дазлекцшкон и цроводнк- 22 КОВ ПРСХОЮАЩЕй ВЫСОКОЧаототпой мощностью. Все эте моменты долвны учвтываться прв расчете в конструврованвв антенн. 2. СЛАБОНАНРАВ((ЕНВЫЕ АНТЕННЫ 2.1. Класа слабо ап нных антенн ~нюююш 1 шшглльшш ! Рвс. 2.Т 1 ! 1 1 лсгспигесюшесюш ! 1 ! 1 ! 1 юахшппис вне 1! !1 ! евнРАтсРнне ! 1 11 Авицене 1 1 Бшсничжлие ! виьРАтсгшю 1 ! ! !......, 1 1 ! 1 Вигокополосиме СНА ! 1 А' НЕЧАПАЮ (полоскоиые и ! микгополосколые) 1 Уекополсспые СНА 1 1 1 ! В завэсвмооте от незначенвя радвосестемы шврана ЛН антенны воюет существенно различаться (от долей менуты до десятков (сотен) градусов). Так в ряде случаев возникает необходвмооть првмененкя алабонаправленных ела ненаправленных наземных в бортовых антенн, нэлучаюшлх в шяракай сектор простриенства влк во все окруквющее пространство.

Твкве антенны вапользуются в австемах радносвязв с самолетамн, неорвентврованныма в пространстве апутнвкавш, в сеотемах радворазведкв в опознаваняя, передавших телеквзвонных атанцеях в др. Требуемая форма ЛН в етлх случаях долкна быть воэмокно блвке к круговой (пре ненаправленном взлученве) влв одно- лепестковой с шврлной в десятка градусов е более (прв нзлученвв в заданный сектор пространства). Возмоаная клаасе4ыкацея слабоннправленных ентеян (СНА) приведена на рвс. 2.1. СНА условно подразделяются на узкополосные, юврокополосные в частотно-незаввавюые.

Это пассивные антенны. Отдельно выделены слабонеправленные активные антенны, представляющле собой комблннцню излучателя в актввного прибора (днода влв транэвотора) кек едвного целого. Раоомотрвм алабонаправленные узкополооные пааоввные антенны, предотазлнзщне аемоатоятельннй внтереа. Нроатейшей в навболее раоцроотраненной антенной нвляетоя овмметрнчвмй вибратор, В навболее простом варианте он предотевляет ообой прямолинейный проводнлк длнной ГМ раднуоа м, витавмый в середние от генератора токемв выоокой частоты (рво, 2.2). Рва.

2.2 Еолв раднуа проводнвков ввбратора а«(, а«А, то такой вибратор называетоя тонким. 2.2. Ст гня поатановка з ачв о ап еле тока Ла Лйбратйре Математвчеокв отроге задача об взлученвв авмметрвчного ввбратора аводвтоя к решенвю уравненвй Маковелла, удовлетворнлщвх граничным уоловвям на поверхноотв ввбратора прн заданных егоровнах токах, в уаловвю взлучения (поле на бельмом рааотоянил от внбрнтора доляно предатавлять уходяшую офернчеокую волну). Жоли вибратор являетая вдавлено проводншнм, то гранвчные узловая ва его поверхноотв аводятоя к равенатву нулю кааательной соотазлялщей ннпрняенноатн злектрнчеакого поля Л .= О ваюду, воключея точка прмлокенвя егоровной ЭЛС. На учаотке дейотввя генератора выоокой чаототы, т.е.

в точках прнловенвя оторонней ЭЛС, нулю равна оумыа кааательных ооатевляшмлх аторонней ЭЛС в напрявенноатв злектрнчеокого поля. Сушеотвуют два метода атрогого решения ЛййтЛййнйй зййайи, т.е. определенна внкова раопределеввя взлучещцах токов на поверхноотв ввбратора: метод внтегродвКмренцвального уравнения и метод ообатвенных функций. Оатановнмоя кратко на первом медведе решения. и ° р т~ а л щ~* че - определенны ЛН ввбратора в других параметров. Рнс. 2,3 Будем расаматрнвать снмметрлчный вибратор (рно. 2.3), плеча которого выполнены кз очень тонкого полого цнллндричеокого проводнвка (йа«!) с бесконечно тонкзмн стенкамн. Мекку плечами вибратора включен источник Э)(С, создавщвй в кольцевом зазоре шнраной наярнкенноать атороынего злектрнческого поля Е, (рис. 2.3,а).

Так как непрякенность злектраческого пола в зазоре (щена) связана с плотностью поверхностного магнитного така соотноиенн-м г ем 1 = - ( ~Т Е, ), модно счвтать, что ввбратор возбувдается оторопелы кольцевым магнатным током (рнс. 2,3,б), создахщам в окруяающем пространстве злектромагнатное поле. Под действием сторонней ЭЛС (~;,.= 4Е ) на поверхности ввбратора возникает злектрвческкй ток, аыехщлй только одну составляющую ~ =2Ха7 .

Этот ток является вторичным по отаошенвю к стороннему магнвтному току н создает в окрукщинем пространстве свое вторичное злектромагнатное поле. Так как по условию задача радиус вабратора мал по сравненею с длиной волны а длнной внбратора, то излучением магнвтного тока ыокно пренебречь а ачлтать, что поле в произвольной тачке пространства создается только злектрвчеакнм током. Ток Х„ полкан быть распределен так, чтобы поле на вдеельно проводящей поверхности влбратора удовлетворяло гранвчным уоловвям, которые для касательной составляиней электрического поля оводятся к выполнению равенотва Х .= О.

Касательная аоставлякщая злектра- чеакого поля согласно (1.2) мовет быть кардена через векторлые потевцвалы магяатного Х и электрического Я токов: Я- — тс4Я вЂ” Марь'Я э- ~, рттЯ габт Я . а) в (2.1) Так как в рассматрвваемом случае имеется только одна аоставдасщея векторного потеяцвэла Я , а магяитный ток очлтается равным л нулю, уреваенве (2.1) првламает вад У Х вЂ” Фй/Ф Я У . У У Ж а е' Ям' (2.2) где где ~[1~ х)- фувкцля распределенвя тока по влбратору (фулкцвом> вал): ж =- — -д — малый параметр ("па1мметр товкоати"); с - пе.

Г6в с~ о тоянный коэффациент. Есла рэдвус влбратора отремится к кулю (а — О), то малый параметр ж = 0 л уравнение (2.4) принимает влд обмчного длффереяцвального уравяенвя длинной ливии беэ потерь: — +ФУ -Я. ~1хлу Ыхс Ревекке этого уравнения Х = Х„л~~ Ф ~1- ) показывает, что ток распределев по свнуаоидальыому закону только в вабраторе о вачезаюве малым радиусом. Еалв отаошенле а имеет Т 26 Я„(с)) = ~,У„(д') сЫЯ . (2.3) Здесь ~„(с))- соатавляпцая векторного потенциала в точке наблюдемля на вове)шностл влбратора; У(А- аоставлялщая плотноотл поверхноотного тока в точке д всточвлка на поверхноотв проводника (см.

рло. 2.3,а); ау- элемент поверлаоотв ввбратора; т - расстояние мевду точкема наблюденля л лоточника. Ноэле подстаиовкл выракеная (2.3) в (2.2) и ряда преобразований получаем внтегродвфференцлальное (отноалтельно тока ввбратора 1м' ) уравиеяие с8г1 э э +Ф Х гж~ ~Х,' ж) (2.4) малую, ыо конечную велычыну, то решенке урзяненвя (2.4) макет быть представлено в ваде степенного ряда по степеням парвметраш: 'н~ 'г г~+ ~ ях Еслв цодствввть даныое решенве в (2.4), првравнять кошрйшцаентм прв одинаковых степенях а' в капользовать уаловке равенства нулю тока на коыцвх вкбратора, то мы получая систему линейных дкфференцавлъаюс уравнений, решенке которых дает закон распределения тока по ввбратору.

В связы о болызкмн матзматвпеакамы трудноотямв прв расчетах обычно ограначивеются первым Првблвкенаем, т.е. в ревенял (2Л) учитывают только первые два члена ряда. Это позволяет применять денный метод только к тонким антеннам (Йая 0,1), Известно строгое решеыые задача о раапределенвы тока вкбраторов большой томкины ( Фа>0,5).

Особенностью етого решения являетоя то, что для получения лнтегродай4вренцкалъного урввненвя вапользуются граничные условия нв поверхности выбратора для векторов мвгнатного полн. Подобные строгие подхода к решенаю внутренней задача вабраторяых антенн слоям. Для првкткчеоквх целей в ряде случаев доотаточно упрощенного решения, которое мы в рассмотрим.

2.3. П кбликеннвя тес ввб то к его оаыовные хв акте атака Пра кнкенерных расчетах обычно вспользуется прабллкенная теорнн акмметричного ввбратора, бвзкрухшвяся на двух предполскенвях: 1. Сиюетркчный вибратор в отыошеняв раапределенвя тока представляет собой двухпроводную лапаю о потерямн, разомкнутую на конце. 2. Поле нзлученвя вябратора еоть сумма полей злементарнмх ввбраторов, на которые колет быть разбит свмметрвчный вибратор. Таким образом, прв решенаа внутренней задача (определение )аспределенвя тока по антенне) макет быть вопользована теорвя ла- нкй а золыой Т , Вибратор прк зтоы представляется в ваде разом- ~ кнутой линна, каклый провод которой развернут нв 90о в разные стороны (рна. 2.4).

Твк как пола антенны по своей првроде ые по- теыцнвльно (т.е. разность потен- Ркс. 2.4 цвзлов эвввсвт от выбранного путе внтег)юрованвя), в првмевеынн к антеннам прзввльнее рассматривать не взприеныя влв потенциалы, а непооредотвенно раопределенве заряда. Выводы, сделанные в теорвв лвнвй для нвпрявеннй, оотзютоя оправедлввымв н для зарядов, так как заряд на единицу длвны лвнвв равен напряыенвю меыду проведена. умноыенному на погонную емкость. Резо на волны в б то .